Java设计模式10：享元模式 Flyweight Pattern
2021/01/27
Java
设计模式
# 享元模式 Flyweight Pattern > 基本介绍 - 运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象 - 常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用，避免重新创建，如果没有我们需要的，则创建一个 - 享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。不需总是创建新对象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率 - 享元模式经典的应用场景就是池技术了，String常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用，享元模式是池技术的重要实现方式 > UML类图与角色  - FlyWeight：是抽象的享元角色，他是产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现 - 享元模式提出了两个要求：细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态，即将对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态 - 内部状态：指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变 - 外部状态：指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。 - ConcreteFlyWeight：是具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义相关业务 - UnSharedConcreteFlyWeight：是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂。 - FlyWeightFactory：享元工厂类，用于构建一个池容器(集合)，同时提供从池中获取对象方法 > 内部状态和外部状态 比如围棋、五子棋、跳棋，它们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋颜色多一点，所以棋子颜 色就是棋子的内部状态；而各个棋子之间的差别就是位置的不同，当我们落子后，落子颜色是定的，但位置是变化 的，所以棋子坐标就是棋子的外部状态 享元模式提出了两个要求：细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态，即将对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态 - 内部状态：指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变 - 外部状态：指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。 举个例子：围棋理论上有361个空位可以放棋子，每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏，如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象就可以减少到只 有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题 # 示例 ## 情景介绍 小型的外包项目，给客户A做一个产品展示网站，客户A的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网站，但是要求都有些不同： - 有客户要求以新闻的形式发布 - 有客户要求以博客的形式发布 - 有客户要求以。。。。。。 ## 传统方式 直接复制一份，根据需求进行定制修改 ## 改进方式 > UML类图  > 代码实现 ```java /** * 网站 */ public abstract class WebSite { /** * 抽象方法 */ public abstract void use(User user); } ``` ```java /** * 具体网站 */ public class ConcreteWebSite extends WebSite { /** * 网站类型（共享的部分，内部状态） */ private String type; @Override public void use(User user) { System.out.println("网站形式为：" + type + " 在使用中。。。使用者是" + user.getName()); } public ConcreteWebSite(String type) { this.type = type; } } ``` ```java /** * 网站工厂类，根据需要返回压一个网站 */ public class WebSiteFactory { /** * 集合， 充当池的作用 */ private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>(); /** * 根据网站的类型，返回一个网站, 如果没有就创建一个网站，并放入到池中，然后返回 */ public WebSite getWebSiteCategory(String type) { if (!pool.containsKey(type)) { // 创建一个网站，并放入到池中 pool.put(type, new ConcreteWebSite(type)); } return pool.get(type); } /** * 获取网站分类的总数 (池中有多少个网站类型) */ public int getWebSiteCount() { return pool.size(); } } ``` ``` /** * 用户（外部状态） */ @Getter @Setter @AllArgsConstructor public class User { private String name; } ``` ```java /** * 客户端 */ public class Client { public static void main(String[] args) { // 创建一个工厂类 WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory(); // 客户要一个以新闻形式发布的网站 WebSite webSite1 = factory.getWebSiteCategory("新闻"); webSite1.use(new User("tom")); // 客户要一个以博客形式发布的网站 WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("博客"); webSite2.use(new User("jack")); // 客户要一个以博客形式发布的网站 WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("博客"); webSite3.use(new User("smith")); // 客户要一个以博客形式发布的网站 WebSite webSite4 = factory.getWebSiteCategory("博客"); webSite4.use(new User("king")); // 打印共享的元 System.out.println("网站的分类总数：" + factory.getWebSiteCount()); } } ``` 输出如下： 网站形式为：新闻 在使用中。。。使用者是tom 网站形式为：博客 在使用中。。。使用者是jack 网站形式为：博客 在使用中。。。使用者是smith 网站形式为：博客 在使用中。。。使用者是king 网站的分类总数：2 # 总结 1. 在享元模式里，“享”就表示共享，“元”表示对象 2. 系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，我们就可以考虑选用享元 模式 3. 用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用`HashMap/HashTable`存储 4. 享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率 5. 享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态，而外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态的改变而改变。 6. 使用享元模式时，注意划分内部状态和外部状态，并且需要有一个工厂类加以控制。 7. 享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景，比如String常量池、数据库连接池
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